CN116816588A - 叶片尾缘结构、风电叶片及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片尾缘结构、风电叶片及风力发电机组，其中，叶片尾缘结构包括主体和多个锯齿，主体包括连接端和导流端；多个锯齿沿第一方向布置在导流端；各锯齿的两个相背设置的齿面分别为第一面和第二面，第一面的中部和第二面的中部均凸出形成沿第二方向延伸的导流筋，导流筋沿第一方向的两侧均形成导流面；位于第一面的两个导流面均沿远离导流筋的方向朝第二面倾斜，位于第二面的两个导流面均沿远离导流筋的方向朝第一面倾斜。本发明通过在锯齿的第二面和第一面均凸出形成导流筋，导流筋的两侧均形成导流面，使得锯齿可以在吸力面和压力面的湍流边界层均进行导流，减少锯齿处产生的射流，从而降低叶片产生的噪音，提高降噪效果。

Description

叶片尾缘结构、风电叶片及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种叶片尾缘结构、风电叶片及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组最主要的噪声源为叶片的尾缘湍流边界层的气动噪声，在不损失发电量的前提下，最有效的降噪技术是在尾缘安装锯齿尾缘。

现有技术中的锯齿尾缘，通常为两面均为平面的锯齿尾缘，或者为压力面具有导流结构，吸力面为平面的锯齿尾缘。两面均为平面的锯齿尾缘，锯齿之间会形成小的射流，降噪效果不足；压力面具有导流结构，吸力面为平面的锯齿尾缘，仅对压力面湍流边界层起到导流作用，吸力面仍会产生小的射流，降噪效果不足。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种叶片尾缘结构、风电叶片及风力发电机组，旨在解决现有的锯齿尾缘降噪效果不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种叶片尾缘结构，包括：

主体，所述主体包括连接端和导流端，所述连接端用于与所述叶片连接；

多个锯齿，多个所述锯齿沿第一方向布置在所述导流端，任意相邻的两个所述锯齿之间形成齿槽；

各所述锯齿的两个相背设置的齿面分别为第一面和第二面，所述第一面的中部和所述第二面的中部均凸出形成沿第二方向延伸的导流筋，所述第一方向与所述第二方向不一致，所述导流筋沿所述第一方向的两侧均形成导流面；位于所述第一面的两个所述导流面均沿远离所述导流筋的方向朝所述第二面倾斜，位于所述第二面的两个所述导流面均沿远离所述导流筋的方向朝所述第一面倾斜。

优选地，所述导流面沿所述第二方向朝远离与其对应的所述导流筋的方向延伸形成弧形延伸部；相邻的两个所述锯齿中，位于其中一个所述锯齿上的所述弧形延伸部和与其相邻设置的位于另一所述锯齿上的所述弧形延伸部相对设置并拼接。

优选地，所述导流面及所述弧形延伸部呈连续的曲面，所述弧形延伸部与所述主体之间平滑过渡。

优选地，所述锯齿的齿宽朝远离所述主体的方向呈渐缩设置，所述锯齿远离所述主体的一端呈倒圆角设置。

优选地，所述锯齿的齿高与齿宽的比值为1.5～4.5；所述锯齿的齿高为A，所述叶片的弦长为B，0.1B<A<0.2B。

优选地，所述连接端形成有安装区，所述安装区与所述第一面同侧设置，所述安装区包括延长面和贴合面，所述延长面用于与所述叶片的尾缘适配并连接，所述贴合面与用于所述叶片的尾端适配并贴合。

本发明还提供一种风电叶片，所述风电叶片包括叶片和上述的叶片尾缘结构，所述连接端与所述叶片的尾缘连接，所述第一方向为所述叶片的展向，所述第二方向为所述叶片的弦长方向。

优选地，所述叶片尾缘结构安装在所述叶片展向的40％～99％处。

优选地，所述叶片尾缘结构的多个所述锯齿位于同一水平面，且所述水平面与所述叶片的尾缘所在平面之间的夹角小于7°。

本发明还提供一种风力发电机组，所述风力发电机组应用有上述的风电叶片。

在本发明的技术方案中，锯齿的第一面对应叶片的压力面，第二面对应叶片的吸力面，主体的连接段与叶片的尾缘连接，锯齿位于导流端，即位于叶片的尖端，通过在锯齿的第二面和第一面均凸出形成导流筋，导流筋的两侧均形成导流面，使得锯齿可以在压力面的湍流边界层和吸力面的湍流边界层均进行导流，减少锯齿处产生的射流，从而降低叶片产生的噪音，提高降噪效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例叶片尾缘结构在一视角的结构示意图；

图2为本发明一实施例叶片尾缘结构在另一视角的结构示意图；

图3为本发明一实施例叶片尾缘结构的侧视结构示意图；

图4为本发明一实施例风电叶片的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	叶片尾缘结构	21	第一面
10	主体	22	第二面
				11	连接端	23	导流筋
12	导流端	24	弧形延伸部
				13	延长面	25	导流面
14	贴合面	30	叶片
				20	锯齿

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中对“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等方位的描述以图1所示的方位为基准，仅用于解释在图1所示姿态下各部件之间的相对位置关系，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本发明提出一种叶片尾缘结构1。

请结合图1、图2和图3，本实施例的叶片尾缘结构1，包括主体10和多个锯齿20，主体10包括连接端11和导流端12，连接端11用于与叶片连接；多个锯齿20沿第一方向布置在导流端12，任意相邻的两个锯齿20之间形成齿槽；各锯齿20的两个相背设置的齿面分别为第一面21和第二面22，第一面21的中部和第二面22的中部均凸出形成沿第二方向延伸的导流筋23，第一方向与第二方向不一致，导流筋23沿第一方向的两侧均形成导流面25；位于第一面21的两个导流面25均沿远离导流筋23的方向朝第二面22倾斜，位于第二面22的两个导流面25均沿远离导流筋23的方向朝第一面21倾斜。

如图1所示，第一方向为前后方向，即锯齿20的宽度方向，第二方向为左右方向，即锯齿20的长度方向，需要注意的是，锯齿20的第一面21和第二面22即分别对应叶片的压力面和吸力面。

在本发明的技术方案中，锯齿20的第一面21对应叶片的压力面，第二面22对应叶片的吸力面，主体10的连接端11与叶片的尾缘连接，锯齿20位于导流端12，即位于叶片的尖端，通过在锯齿20的第二面22和第一面21均凸出形成导流筋23，导流筋23的两侧均形成导流面25，使得锯齿20可以在压力面的湍流边界层和吸力面的湍流边界层均进行导流，减少锯齿20处产生的射流，从而降低叶片产生的噪音，提高降噪效果。

在一实施例中，导流面25沿第二方向朝远离与其对应的导流筋23的方向延伸形成弧形延伸部24；相邻的两个锯齿20中，位于其中一个锯齿20上的弧形延伸部24和与其相邻设置的位于另一锯齿20上的弧形延伸部24相对设置并拼接。导流面25向左延伸，并朝向远离与其对应的导流筋23的方向弯折，延伸出弧形延伸部24，弧形延伸部24也是导流面25的一部分，在锯齿20表面上体现为向下的凹陷，两个拼接的弧形延伸部24可看成两个锯齿20之间形成的U型凹陷，气流的分离和旋涡会导致叶片产生噪音和振动，导流面25整体的凹陷形状可以改善气流在尾缘的流动，减小分离和旋涡的产生，从而减小噪音和振动的产生，提高叶片的工作平稳性和降噪性能。

具体地，导流面25及弧形延伸部24呈连续的曲面，弧形延伸部24与主体10之间平滑过渡。导流面25及弧形延伸部24均呈光滑连续的曲面时，且弧形延伸部24与主体10逐渐平滑过渡，可减少导流面25与弧形延伸部24上的凹凸不平等，避免湍流的产生，降低对气流的阻力，还能减少气流分离现象，从而减小噪音和振动的产生，提高叶片降噪性能。同时光滑连续的曲面更容易实现对导流方向的精确控制，从而减小噪音和振动的产生，提高叶片的工作平稳性和降噪性能。

进一步地，锯齿20的齿宽朝远离主体10的方向呈渐缩设置，锯齿20远离主体10的一端呈倒圆角设置。锯齿20的宽度朝远离主体10的方向呈渐缩设置，即锯齿20呈尖端朝远离主体10的一端的三角形，锯齿20的形状可以分散和减弱由气流分离引起的噪音，提高叶片的降噪性能，同时还可以改善气流的流动特性和阻力分布。它能够减小气流分离和旋涡的产生，提高气流的稳定性和流线型，从而改善叶片的气动性能和效率，尖锐的锯齿20尖端可以更好地控制气流的分离和涡旋的形成，从而进一步降低噪音和改善气动性能。

具体地，锯齿20的齿高与齿宽的比值为1.5～4.5；锯齿20的齿高为A，叶片的弦长为B，0.1B<A<0.2B。锯齿20的齿高与齿宽的比值为1.5～4.5，锯齿20的齿高在叶片弦长的10％～20％之间时，叶片尾缘处产生的射流、湍流和涡流最少，从而最大限度的降低叶片尾缘处产生的噪音。

在一实施例中，连接端11形成有安装区，安装区与第一面21同侧设置，安装区包括延长面13和贴合面14，延长面13用于与叶片的尾缘适配并连接，贴合面14与用于叶片的尾端适配并贴合。连接段通过延长面13与叶片的第二面22贴合，叶片的尾缘与贴合面14贴合，在贴合面14通过粘接剂将叶片与延长面13和贴合面14固定，延长面13便于增加叶片和叶片尾缘结构1连接的稳定性，贴合面14有助于叶片和叶片尾缘结构1贴合的更紧密，不会产生间隙，从而提高叶片和叶片尾缘结构1连接的稳定性。

具体地，延长面13沿第二方向的长度为70mm～90mm。延长面13长度为70mm～90mm，优选为80mm，可以在保证叶片尾缘结构1和叶片之间连接的稳定性的同时，减小叶片尾缘结构1的体积，降低材料成本。

请参阅图4，本发明还提供一种风电叶片，风电叶片包括叶片30和上述的叶片尾缘结构1，连接端11与叶片的尾缘连接，第一方向为叶片30的展向，第二方向为叶片30的弦长方向。该叶片尾缘结构1的具体结构参照上述实施例，由于本风电叶片采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在一实施例中，叶片尾缘结构1安装在叶片30展向的40％～99％处。叶片30的叶根至叶尖即为展向，叶片尾缘结构1安装在叶片展向的40％～99％处，即叶尖至叶根的1％～60％处，使得叶片尾缘结构1不会影响叶片30本身性能。

需要注意的是，叶片30和叶片尾缘结构1之间可以通过粘剂粘接，也可以一体成型设置，叶片30和叶片尾缘结构1一体成型时，其结构更加稳固，承载能力更强。

在一实施例中，叶片尾缘结构1的多个锯齿20位于同一水平面，且水平面与叶片30的尾缘所在平面之间的夹角小于7°。叶片尾缘结构1的锯齿20在同一水平面时，对气流的导向作用效果最佳，同时水平面也叶片尾缘夹角为±7°时，其对叶片本身的性能影响最低。

本发明还提供一种风力发电机组，风力发电机组应用有上述的风电叶片。该风电叶片的具体结构参照上述实施例，由于本风电叶片采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种叶片尾缘结构(1)，其特征在于，包括：

主体(10)，所述主体(10)包括连接端(11)和导流端(12)，所述连接端(11)用于与所述叶片连接；

多个锯齿(20)，多个所述锯齿(20)沿第一方向布置在所述导流端(12)，任意相邻的两个所述锯齿(20)之间形成齿槽；

各所述锯齿(20)的两个相背设置的齿面分别为第一面(21)和第二面(22)，所述第一面(21)的中部和所述第二面(22)的中部均凸出形成沿第二方向延伸的导流筋(23)，所述第一方向与所述第二方向不一致，所述导流筋(23)沿所述第一方向的两侧均形成导流面(25)；位于所述第一面(21)的两个所述导流面(25)均沿远离所述导流筋(23)的方向朝所述第二面(22)倾斜，位于所述第二面(22)的两个所述导流面(25)均沿远离所述导流筋(23)的方向朝所述第一面(21)倾斜。

2.如权利要求1所述的叶片尾缘结构(1)，其特征在于，所述导流面(25)沿所述第二方向朝远离与其对应的所述导流筋(23)的方向延伸形成弧形延伸部(24)；相邻的两个所述锯齿(20)中，位于其中一个所述锯齿(20)上的所述弧形延伸部(24)和与其相邻设置的位于另一所述锯齿(20)上的所述弧形延伸部(24)相对设置并拼接。

3.如权利要求2所述的叶片尾缘结构(1)，其特征在于，所述导流面(25)及所述弧形延伸部(24)呈连续的曲面，所述弧形延伸部(24)与所述主体(10)之间平滑过渡。

4.如权利要求1所述的叶片尾缘结构(1)，其特征在于，所述锯齿(20)的齿宽朝远离所述主体(10)的方向呈渐缩设置，且所述锯齿(20)远离所述主体(10)的一端呈倒圆角设置。

5.如权利要求1所述的叶片尾缘结构(1)，其特征在于，所述锯齿(20)的齿高与齿宽的比值为1.5～4.5；所述锯齿(20)的齿高为A，所述叶片的弦长为B，0.1B<A<0.2B。

6.如权利要求1至5中任一项所述的叶片尾缘结构(1)，其特征在于，所述连接端(11)形成有安装区，所述安装区与所述第一面(21)同侧设置，所述安装区包括延长面(13)和贴合面(14)，所述延长面(13)用于与所述叶片的尾缘适配并连接，所述贴合面(14)与用于所述叶片的尾端适配并贴合。

7.一种风电叶片，其特征在于，所述风电叶片包括叶片和如权利要求1至6中任一项所述的叶片尾缘结构(1)，所述连接端(11)与所述叶片的尾缘连接，所述第一方向为所述叶片的展向，所述第二方向为所述叶片的弦长方向。

8.如权利要求7所述的风电叶片，其特征在于，所述叶片尾缘结构(1)安装在所述叶片展向的40％～99％处。

9.如权利要求7所述的风电叶片，其特征在于，所述叶片尾缘结构(1)的多个所述锯齿(20)位于同一水平面，且所述水平面与所述叶片的尾缘所在平面之间的夹角小于7°。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组应用有如权利要求7至9中任一项所述的风电叶片。